Повечето от металите са в периодичната таблица. L.p.vanova, учител по химия в Новинското средно училище (Астраханска област). Общи химични свойства на металите

1. Какви характеристики на структурата на металните атоми определят техните редуциращи свойства?

Редукционните свойства на металите се определят от способността да отдават електрони от външния слой. Колкото по-лесно един атом отдава електрони на външния слой, толкова по-силен е редуциращият агент.

2. Назовете химичния елемент, който образува просто вещество - най-много активен метал. Обосновете своя избор.

Най-активният метал е франций (Fr).

Франциумът най-лесно отдава електрон на външния слой. Той има най-големия атомен радиус, така че енергията на взаимодействие на атомното ядро ​​с външната електронна обвивкамалък.

3. Как твърдението, че металите проявяват само редуциращи свойства и следователно се окисляват в същото време, се съгласува с процеса, който може да бъде отразен с помощта на уравнението: Назовете този процес. В какви форми на съществуване на химичния елемент се появява медта? За каква форма на съществуване химически елементиВярно ли е горното твърдение?

Металите проявяват редуциращи свойства в нулева степенокисление, т.е. самият метал може да бъде само редуциращ агент. Горният процес е пример за окисление на Cu2+ до Cu0. В този пример медта действа като катион.

Въведение

Металите са прости вещества, които при нормални условия имат характерни свойства: висока електро- и топлопроводимост, способност да отразяват добре светлината (което обуславя техния блясък и непрозрачност), способност да приемат желаната форма под въздействието на външни сили (пластичност). Има и друга дефиниция на металите - това са химически елементи, характеризиращи се със способността да даряват външни (валентни) електрони.

От всички известни химически елементи около 90 са метали. Повечето неорганични съединения са метални съединения.

Има няколко вида класификация на металите. Най-ясна е класификацията на металите в съответствие с тяхното положение в периодичната система на химичните елементи - химична класификация.

Ако в "дългата" версия на периодичната таблица се начертае права линия през елементите бор и астат, тогава металите ще бъдат разположени вляво от тази линия, а неметалите вдясно от нея.

От гледна точка на структурата на атома металите се делят на непреходни и преходни. Непреходните метали се намират в основните подгрупи на периодичната система и се характеризират с това, че в техните атоми има последователно запълване на електронните нива s и p. Непреходните метали включват 22 елемента от основните подгрупи a: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb , Sb, Bi, Po.

Преходните метали са разположени в странични подгрупи и се характеризират със запълване на d- или f-електронни нива. D-елементите включват 37 метала от вторични подгрупи b: Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, Sc, Y, La, Ac, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Mn, Tc, Re, Bh, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Hs, Mt.

F-елементите включват 14 лантанида (Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) и 14 актинида (Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr).

Сред преходните метали се разграничават също редкоземни метали (Sc, Y, La и лантаниди), платинови метали (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt), трансуранови метали (Np и елементи с по-висока атомна маса).

В допълнение към химичната съществува и, макар и не общоприета, но отдавна установена техническа класификация на металите. Тя не е толкова логична, колкото химическата - тя се основава на една или друга практически важна характеристика на метала. Желязото и сплавите на негова основа се класифицират като черни метали, всички останали метали са цветни. Има леки (Li, Be, Mg, Ti и др.) И тежки метали (Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Hg, Sn, Pb и др.), както и групи от огнеупорни ( Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Re), благородни (Ag, Au, платинени метали) и радиоактивни (U, Th, Np, Pu и др.) метали. В геохимията се разграничават и разпръснати (Ga, Ge, Hf, Re и др.) И редки (Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, W, Re и др.) Метали. Както можете да видите, няма ясни граници между групите.

Историческа справка

Въпреки факта, че животът на човешкото общество без метали е невъзможен, никой не знае точно кога и как човек за първи път е започнал да ги използва. Най-древните писания, достигнали до нас, разказват за примитивни работилници, в които се топи метал и се произвеждат продукти от него. Това означава, че човекът е усвоил металите по-рано от писането. Разкопавайки древни селища, археолозите откриват инструменти за труд и лов, които хората са използвали в онези далечни времена - ножове, брадви, върхове на стрели, игли, рибарски куки и много други. Колкото по-стари са били селищата, толкова по-груби и примитивни са били произведенията на човешката ръка. Най-древните метални изделия са открити при разкопки на селища, съществували преди около 8 хиляди години. Това са били предимно бижута от злато и сребро и върхове на стрели и копия от мед.

Гръцката дума "металон" първоначално е означавала мини, мини, откъдето идва и терминът "метал". В древността се е смятало, че има само 7 метала: злато, сребро, мед, калай, олово, желязо и живак. Това число корелира с броя на известните тогава планети - Слънцето (злато), Луната (сребро), Венера (мед), Юпитер (калай), Сатурн (олово), Марс (желязо), Меркурий (живак) (виж фигурата ). Според алхимичните концепции металите се зараждат в недрата на земята под въздействието на лъчите на планетите и постепенно се усъвършенстват, превръщайки се в злато.

Човекът за първи път усвоява самородните метали - злато, сребро, живак. Първият изкуствено получен метал беше медта, тогава беше възможно да се овладее производството на сплав от мед с осоляване - бронз и едва по-късно - желязо. През 1556 г. в Германия е публикувана книга на немския металург Г. Агрикола "За минното дело и металургията" - първото подробно ръководство за получаване на метали, достигнало до нас. Вярно е, че по това време оловото, калайът и бисмутът все още се смятаха за разновидности на един и същи метал. През 1789 г. френският химик А. Лавоазие в своя наръчник по химия дава списък от прости вещества, който включва всички известни тогава метали - антимон, сребро, бисмут, кобалт, калай, желязо, манган, никел, злато, платина , олово, волфрам и цинк. С развитието на методите за химични изследвания броят на известните метали започна бързо да нараства. През 18 век През 19 век са открити 14 метала. - 38, през 20 век. - 25 метала. През първата половина на 19в са открити спътници на платината, чрез електролиза са получени алкални и алкалоземни метали. В средата на века чрез спектрален анализ са открити цезий, рубидий, талий и индий. Съществуването на метали, предсказани от Д. И. Менделеев въз основа на неговия периодичен закон (това са галий, скандий и германий), беше блестящо потвърдено. Откриването на радиоактивността в края на 19 век. доведе до търсенето на радиоактивни метали. И накрая, по метода на ядрените трансформации в средата на 20 век. получени са радиоактивни метали, които не съществуват в природата, по-специално трансуранови елементи.

Физични и химични свойства на металите.

Всички метали са твърди вещества (с изключение на живака, който е течен при нормални условия), те се различават от неметалите по специален тип връзка (метална връзка). Валентните електрони са хлабаво свързани с конкретен атом и във всеки метал има така наречения електронен газ. Повечето метали имат кристална структура и металът може да се разглежда като "твърда" кристална решетка от положителни йони (катиони). Тези електрони могат повече или по-малко да се движат около метала. Те компенсират силите на отблъскване между катионите и така ги свързват в компактно тяло.

Всички метали имат висока електропроводимост (т.е. те са проводници, за разлика от недиелектричните неметали), особено мед, сребро, злато, живак и алуминий; топлопроводимостта на металите също е висока. Отличително свойство на много метали е тяхната пластичност (пластичност), в резултат на което те могат да бъдат навити на тънки листове (фолио) и изтеглени в тел (калай, алуминий и др.), но има и доста крехки метали ( цинк, антимон, бисмут).

В индустрията често се използват не чисти метали, а техните смеси, наречени сплави. В една сплав свойствата на един компонент обикновено успешно допълват свойствата на друг. И така, медта има ниска твърдост и е малко полезна за производството на машинни части, докато медно-цинковите сплави, наречени месинг, вече са доста твърди и се използват широко в машиностроенето. Алуминият има добра пластичност и достатъчна лекота (ниска плътност), но е твърде мек. На негова основа се приготвя сплав от аюралуминий (дуралуминий), съдържаща мед, магнезий и манган. Дуралуминият, без да губи свойствата на своя алуминий, придобива висока твърдост и затова се използва в авиационната техника. Сплавите на желязото с въглерод (и добавки от други метали) са добре познати чугун и стомана.

Металите се различават значително по плътност: за лития тя е почти половината от тази на водата (0,53 g/cm3), докато за осмия е повече от 20 пъти по-висока (22,61 g/cm3). Металите също се различават по твърдост. Най-меките - алкални метали, те лесно се режат с нож; най-твърдият метал - хромът - реже стъкло. Разликата в точките на топене на металите е голяма: живакът е течност при нормални условия, цезият и галият се топят при температурата на човешкото тяло, а най-огнеупорният метал, волфрамът, има точка на топене 3380 ° C. Металите, чиято точка на топене е над 1000 ° C, се класифицират като огнеупорни метали, по-долу - като стопими. При високи температури металите са способни да излъчват електрони, което се използва в електрониката и термоелектрическите генератори за директно преобразуване на топлинна енергия в електрическа. Желязото, кобалтът, никелът и гадолиният, след като бъдат поставени в магнитно поле, са в състояние постоянно да поддържат състояние на намагнитване.

Металите също имат някои химични свойства. Металните атоми сравнително лесно се отказват от валентни електрони и преминават в положително заредени йони. Следователно металите са редуциращи агенти. Това всъщност е тяхното основно и най-разпространено химично свойство.

Очевидно металите като редуциращи агенти ще реагират с различни окислители, сред които могат да бъдат прости вещества, киселини, соли на по-малко активни метали и някои други съединения. Съединенията на металите с халогени се наричат ​​халогениди, със сяра - сулфиди, с азот - нитриди, с фосфор - фосфиди, с въглерод - карбиди, със силиций - силициди, с бор - бориди, с водород - хидриди и др. Много от тези съединения намери важни приложения в новата технология. Например, металните бориди се използват в радиоелектрониката, както и в ядрената технология като материали за регулиране и защита срещу неутронно лъчение.

Под действието на концентрирани окислителни киселини върху някои метали също се образува стабилен оксиден филм. Това явление се нарича пасивация. И така, в концентрирана сярна киселина метали като Be, Bi, Co, Fe, Mg и Nb са пасивирани (и не реагират с нея), а в концентрирана азотна киселина - метали Al, Be, Bi, Co, Cr, Fe, Nb, Ni, Pb, Th и U.

Колкото по-вляво от метала в този ред, толкова по-големи редуциращи свойства има той, т.е. по-лесно се окислява и преминава в разтвор под формата на катион, но е по-трудно да се възстанови от катиона до свободна държава.

Един неметал, водород, се поставя в поредица от напрежения, тъй като това позволява да се определи дали този метал ще реагира с киселини - неокислители във воден разтвор (по-точно, ще бъде окислен от водородни катиони H +). Например, цинкът реагира със солна киселина, тъй като в поредицата от напрежения той е вляво (преди) водорода. Напротив, среброто не се прехвърля в разтвор от солна киселина, тъй като е в поредицата от напрежения вдясно (след) водорода. Металите се държат по подобен начин в разредена сярна киселина. Металите, които са в серията от напрежения след водорода, се наричат ​​благородни (Ag, Pt, Au и др.)

Нежелано химично свойство на металите е тяхната електрохимична корозия, т.е. активно разрушаване (окисление) на метала при контакт с вода и под въздействието на разтворен в нея кислород (кислородна корозия). Например корозията на железни продукти във вода е широко известна.

Особено корозивно може да бъде мястото на контакт на два различни метала - контактна корозия. Между един метал, като Fe, и друг метал, като Sn или Cu, поставен във вода, възниква галванична двойка. Потокът от електрони преминава от по-активния метал, който е отляво в серията напрежения (Fe), към по-малко активния метал (Sn, Cu), а по-активният метал се разрушава (корозира).

Поради това калайдисаната повърхност на консервите (калайдирано желязо) ръждясва при съхранение във влажна атмосфера и небрежно боравене (желязото бързо се срутва след появата дори на малка драскотина, което позволява контакт на желязото с влага). Напротив, поцинкованата повърхност на желязната кофа не ръждясва дълго време, защото дори и да има драскотини, не желязото корозира, а цинкът (по-активен метал от желязото).

Устойчивостта на корозия за даден метал се увеличава, когато се покрие с по-активен метал или когато се стопят; например, покриването на желязото с хром или производството на сплави от желязо с хром елиминира корозията на желязото. Хромираното желязо и стоманите, съдържащи хром (неръждаеми стомани), имат висока устойчивост на корозия.

Общи методи за получаване на метали:

Електрометалургия, т.е. получаване на метали чрез електролиза на стопилки (за най-активните метали) или разтвори на техните соли;

Пирометалургия, т.е. възстановяване на метали от техните руди при висока температура (например производство на желязо с помощта на процес на доменна пещ);

Хидрометалургия, т.е. изолиране на метали от разтвори на техните соли от по-активни метали (например производство на мед от разтвор на CuSO4 чрез изместване на цинк, желязо

или алуминий).

В природата металите понякога се срещат в свободна форма, като самороден живак, сребро и злато, а по-често под формата на съединения (метални руди). Най-активните метали, разбира се, присъстват в земната кора само в свързана форма.

Литий (от гръцки. Lithos - камък), Li, химичен елемент от подгрупа Ia на периодичната система; атомен номер 3, атомна маса 6,941; принадлежи към алкалните метали.

Съдържанието на литий в земната кора е 6,5-10-3% от теглото. Открит е в повече от 150 минерала, от които около 30 всъщност са литий.Основните минерали са сподумен LiAl, лепидолит KLi1.5 Al1.5(F.0H)2 и петалит (LiNa). Съставът на тези минерали е сложен, много от тях принадлежат към класа на алумосиликатите, който е много разпространен в земната кора. Обещаващи източници на суровини за производството на литий са саламура (разсол) на солоносни находища и подземни води. Най-големите находища на литиеви съединения са в Канада, САЩ, Чили, Зимбабве, Бразилия, Намибия и Русия.

Интересното е, че минералът сподумен се среща в природата под формата на големи кристали, тежащи няколко тона. В мината Ета в САЩ е намерен игловиден кристал с дължина 16 м и тегло 100 тона.

Първите сведения за литий датират от 1817 г. Шведският химик А. Арфведсон, анализирайки минерала петалит, открива в него неизвестна основа. Учителят на Арфведсон Й. Берцелиус му дава името "литион" (от гръцки liteos - камък), тъй като, за разлика от калиеви и натриеви хидроксиди, които са получени от растителна пепел, в минерала е открита нова основа. Той също така нарече метала, който е "основата" на тази основа, литий. През 1818 г. английският химик и физик Г. Дейви получава литий чрез електролиза на LiOH хидроксид.

Имоти. Литият е сребристобял метал; т.т. 180,54 °С, т.к 1340 "C; най-лекият от всички метали, плътността му е 0,534 g / cm - той е 5 пъти по-лек от алуминия и почти два пъти по-лек от водата. Литият е мек и пластичен. Литиевите съединения оцветяват пламъка в красив карминово червен цвят Този много чувствителен метод се използва при качествен анализ за откриване на литий.

Конфигурацията на външния електронен слой на литиевия атом е 2s1 (s-елемент). В съединенията той проявява степен на окисление +1.

Литият е първият в електрохимичната серия от напрежения и измества водорода не само от киселини, но и от вода. Въпреки това, много химични реакции на литий са по-малко енергични от тези на други алкални метали.

Литият практически не реагира с компонентите на въздуха при пълна липса на влага при стайна температура. При нагряване на въздух над 200 °C се образува Li2O оксид като основен продукт (съществуват само следи от Li2O2 пероксид). Във влажен въздух дава главно Li3N нитрид, при влажност на въздуха над 80% - LiOH хидроксид и Li2CO3 карбонат. Литиевият нитрид може да се получи и чрез нагряване на метала в поток от азот (литият е един от малкото елементи, които се свързват директно с азота): 6Li + N2 \u003d 2Li3N

Литият лесно се сплавява с почти всички метали и е силно разтворим в живак. Той се свързва директно с халогени (с йод - при нагряване). При 500 °C той реагира с водород, за да образува LiH хидрид, когато взаимодейства с вода, LiOH хидроксид, с разредени киселини, литиеви соли и с амоняк, LiNH2 амид, например:

2Li + H2 = 2LiH

2Li + 2H2O = 2LiOH + H2

2Li + 2HF = 2LiF + H2

2Li + 2NH3 = 2LiNH2 + H2

LiH хидрид - безцветни кристали; използва се в различни области на химията като редуциращ агент. При взаимодействие с вода отделя голямо количество водород (2820 l H2 се получават от 1 kg LiH):

LiH + H2O = LiOH + H2

Това прави възможно използването на LiH като източник на водород за пълнене на балони и спасително оборудване (надуваеми лодки, колани и др.), както и като вид „склад“ за съхранение и транспортиране на запалим водород (в случая това е необходимо за защита на LiH от най-малките следи от влага).

Смесените литиеви хидриди се използват широко в органичния синтез, например литиево-алуминиевият хидрид LiAlH4 е селективен редуциращ агент. Получава се чрез взаимодействие на LiH с алуминиев хлорид A1C13

LiOH хидроксидът е силна основа (алкал), неговите водни разтвори разрушават стъкло, порцелан; никелът, среброто и златото са устойчиви на него. LiOH се използва като добавка към електролита на алкалните батерии, което увеличава експлоатационния им живот 2-3 пъти и капацитета с 20%. На базата на LiOH и органични киселини (особено стеаринова и палмитинова киселини) се произвеждат устойчиви на замръзване и топлина греси (литоли) за защита на металите от корозия в температурния диапазон от -40 до +130 "C.

Литиевият хидроксид се използва и като абсорбатор на въглероден диоксид в противогази, подводници, самолети и космически кораби.

Получаване и приложение. Суровината за производството на литий са неговите соли, които се извличат от минерали. В зависимост от състава, минералите се разлагат със сярна киселина H2SO4 (киселинен метод) или чрез синтероване с калциев оксид CaO и неговия карбонат CaCO3 (алкален метод), с калиев сулфат K2SO4 (солев метод), с калциев карбонат и неговия CaCl хлорид ( алкално-солев метод). С киселинния метод се получава разтвор на сулфат Li2SO4 [последният се освобождава от примеси чрез обработка с калциев хидроксид Ca (OH) 2 и сода Na2 Co3]. Петното, образувано от други методи на разлагане на минерали, се излугва с вода; в същото време при алкалния метод LiOH преминава в разтвора, при физиологичния метод Li 2SO4 и при алкално-солевия метод LiCl. Всички тези методи, с изключение на алкалните, осигуряват получаването на крайния продукт под формата на Li2CO3 карбонат. който се използва директно или като източник за синтеза на други литиеви съединения.

Металният литий се получава чрез електролиза на разтопена смес от LiCl и калиев хлорид KCl ​​или бариев хлорид BaCl2 с допълнително пречистване от примеси.

Интересът към лития е огромен. Това се дължи преди всичко на факта, че той е източник на промишлено производство на тритий (тежък водороден нуклид), който е основният компонент на водородната бомба и основното гориво за термоядрени реактори. Провежда се термоядрена реакция между нуклида 6Li и неутроните (неутрални частици с масово число 1); реакционни продукти - тритий 3H и хелий 4He:

63Li + 10n= 31H +42He

Голямо количество литий се използва в металургията. Магнезиева сплав с 10% литий е по-здрава и по-лека от самия магнезий. Алуминиеви и литиеви сплави - склер и аерон, съдържащи само 0,1% литий, освен лекота, имат висока якост, пластичност и повишена устойчивост на корозия; те се използват в авиацията. Добавянето на 0,04% литий към оловно-калциевите сплави повишава тяхната твърдост и намалява коефициента на триене.

Литиевите халогениди и карбонат се използват в производството на оптични, киселинноустойчиви и други специални стъкла, както и в топлоустойчив порцелан и керамика, различни глазури и емайли.

Малките трохи литий причиняват химически изгаряния на мокра кожа и очи. Литиевите соли дразнят кожата. При работа с литиев хидроксид трябва да се вземат предпазни мерки, както при работа с натриев и калиев хидроксид.

Натрий (от арабски, натрун, гръцки nitron - естествена сода, химичен елемент от подгрупа Ia на периодичната система; атомен номер 11, атомна маса 22.98977; принадлежи към алкалните метали. В природата се среща под формата на един стабилен нуклид 23 Na.

Дори в древни времена са били известни натриеви съединения - готварска сол (натриев хлорид) NaCl, каустик алкали (натриев хидроксид) NaOH и сода (натриев карбонат) Na2CO3. Последното вещество древните гърци наричат ​​"нитрон"; оттук и съвременното наименование на метала - "натрий". Във Великобритания, САЩ, Италия, Франция обаче думата натрий се запазва (от испанската дума "сода", която има същото значение като на руски).

За първи път производството на натрий (и калий) е докладвано от английския химик и физик Г. Дейви на среща на Кралското общество в Лондон през 1807 г. Той успява да разложи разяждащите алкали на KOH и NaOH чрез действието на електрически ток и изолиране на непознати досега метали с изключителни свойства. Тези метали се окисляват много бързо във въздуха и се носят на повърхността на водата, освобождавайки водород от нея.

разпространение в природата. Натрият е един от най-разпространените елементи в природата. Съдържанието му в земната кора е 2,64% от теглото. В хидросферата се съдържа под формата на разтворими соли в количество около 2,9% (с обща концентрация на сол в морската вода 3,5-3,7%). Установено е наличието на натрий в слънчевата атмосфера и междузвездното пространство. Натрият се среща естествено само под формата на соли. Най-важните минерали са халит (каменна сол) NaCl, мирабилит (сол на Глаубер) Na2SO4 *10H2O, тенардит Na2SO4, хелиев нитрат NaNO3, естествени силикати, например албит Na, нефелин Na

Русия е изключително богата на находища на каменна сол (например Соликамск, Усолие-Сибирское и др.), големи находища на минерала трона в Сибир.

Имоти. Натрият е сребристо-бял топим метал, т.т. 97,86 °С, т.к 883,15 °С. Това е един от най-леките метали - той е по-лек от водата с плътност 0,99 g / cm3 при 19,7 ° C). Натрият и неговите съединения оцветяват пламъка на горелката в жълто. Тази реакция е толкова чувствителна, че разкрива наличието на най-малките следи от натрий навсякъде (например в стаен или уличен прах).

Натрият е един от най-активните елементи в периодичната таблица. Външният електронен слой на натриевия атом съдържа един електрон (конфигурация 3s1, натрият е s-елемент). Натрият лесно отдава единствения си валентен електрон и следователно винаги проявява степен на окисление +1 в своите съединения.

Във въздуха натрият се окислява активно, образувайки, в зависимост от условията, Na2O оксид или Na2O2 пероксид. Следователно натрият се съхранява под слой керосин или минерално масло. Реагира бурно с вода, като измества водорода:

2Na + H20 = 2NaOH + H2

Такава реакция възниква дори при лед при температура -80 ° C, а при топла вода или на контактната повърхност протича с експлозия (не напразно казват: „Ако не искате да станете изрод , не хвърляйте натрий във водата”).

Натрият директно реагира с всички неметали: при 200 °C той започва да абсорбира водород, образувайки много хигроскопичен NaH хидрид; с азот при електрически разряд дава нитрид Na3N или азид NaN3; възпламенява се във флуорна атмосфера; в хлора гори при температура; реагира с бром само при нагряване:

2Na + H2 = 2NaH

6Na + N2=2Na3N или 2Na+ 3Na2=2NaN3

2Na+ C12 = 2NaCl

При 800-900 °C натрият се свързва с въглерод, образувайки Na2C2 карбид; при стриване със сяра дава Na2S сулфид и смес от полисулфиди (Na2S3 и Na2S4)

Натрият лесно се разтваря в течен амоняк, полученият син разтвор има метална проводимост, с газообразен амоняк при 300-400 "C или в присъствието на катализатор, когато се охлажда до -30 C, дава амид NaNH2.

Натрият образува съединения с други метали (интерметални съединения), например със сребро, злато, кадмий, олово, калий и някои други. С живака той дава амалгами NaHg2, NaHg4 и др. Най-голямо значение имат течните амалгами, които се образуват чрез постепенно въвеждане на натрий в живак под слой керосин или минерално масло.

Натрият образува соли с разредени киселини.

Получаване и приложение. Основният метод за получаване на натрий е електролизата на разтопена готварска сол. В този случай на анода се отделя хлор, а на катода - натрий. За да се намали точката на топене на електролита, към обикновената сол се добавят други соли: KCl, NaF, CaCl2. Електролизата се извършва в електролизари с диафрагма; анодите са направени от графит, катодите са направени от мед или желязо.

Натрият може да бъде получен чрез електролиза на стопилка от NaOH хидроксид и малки количества могат да бъдат получени чрез разлагане на NaN3 азид.

Металният натрий се използва за редуциране на чисти метали от техните съединения - калий (от KOH), титан (от TiCl4) и др. Сплав от натрий и калий е охлаждаща течност за ядрени реактори, тъй като алкалните метали абсорбират слабо неутроните и следователно не предотвратяват деленето на урановите ядра. Натриевите пари, които имат ярко жълто сияние, се използват за пълнене на газоразрядни лампи, използвани за осветяване на магистрали, яхтени пристанища, гари и др. Натрият намира приложение в медицината: изкуствено получен нуклид 24Na се използва за радиологично лечение на някои форми на левкемия. и за диагностични цели.

Използването на натриеви съединения е много по-широко.

Пероксид Na2O2 - безцветни кристали, жълт технически продукт. При нагряване до 311-400 °C започва да отделя кислород, а при 540 °C бързо се разлага. Силен окислител, поради което се използва за избелване на тъкани и други материали. Той абсорбира CO2 във въздуха, освобождавайки кислород и образувайки карбонат 2Na2O2+2CO2=2Na2Co3+O2). Това свойство е в основата на използването на Na2O2 за регенерация на въздуха в затворени пространства и изолационни дихателни устройства (подводници, изолационни противогази и др.).

NaOH хидроксид; остарялото наименование е сода каустик, техническото наименование е сода каустик (от латински caustic - каустик, изгаряне); една от най-силните основи. Техническият продукт, освен NaOH, съдържа примеси (до 3% Na2CO3 и до 1,5% NaCl). Голямо количество NaOH се използва за приготвяне на електролити за алкални батерии, производство на хартия, сапун, бои, целулоза и се използва за пречистване на масло и масла.

От натриевите соли се използва хромат Na2CrO4 - в производството на багрила, като оцветител при боядисване на тъкани и дъбилно средство в кожарската промишленост; сулфит Na2SO3 - компонент на фиксаторите и проявителите във фотографията; хидросулфит NaHSO3 - белина на тъкани, естествени влакна, използвани за консервиране на плодове, зеленчуци и растителни фуражи; тиосулфат Na2S2O3 - за отстраняване на хлор при избелване на тъкани, като фиксатор във фотографията, противоотрова при отравяне с живачни съединения, арсен и др., противовъзпалително средство; хлорат NaClO3 - окислител в различни пиротехнически състави; трифосфат Na5P3O10 - добавка в синтетични препарати за омекотяване на вода.

Натрият, NaOH и неговите разтвори причиняват тежки изгаряния на кожата и лигавиците.

По външен вид и свойства калият е подобен на натрия, но по-реактивен. Реагира бурно с вода и възпламенява водород. Изгаря във въздуха, образувайки оранжев супероксид CO2. При стайна температура реагира с халогени, при умерено нагряване - с водород, сяра. Във влажен въздух той бързо се покрива със слой KOH. Калият се съхранява под слой бензин или керосин.

Най-голямо практическо приложение намират калиевите съединения - KOH хидроксид, KNO3 нитрат и K2CO3 карбонат.

Калиев хидроксид KOH (техническо наименование - каустик поташ) - бели кристали, които се разпространяват във влажен въздух и абсорбират въглероден диоксид (образуват се K2CO3 и KHCO3). Разтваря се много добре във вода със висок екзо ефект. Водният разтвор е силно алкален.

Калиевият хидроксид се получава чрез електролиза на разтвор на KCl (подобно на производството на NaOH). Изходният калиев хлорид KCl ​​се получава от естествени суровини (минерали силвин KCl и карналит KMgC13 6H20). KOH се използва за синтеза на различни калиеви соли, течен сапун, багрила, като електролит в батерии.

Калиев нитрат KNO3 (минерал калиев нитрат) - бели кристали, много горчив на вкус, ниска точка на топене (tтопи = 339 ° C). Да се ​​разтвори добре във вода (липсва хидролиза). При нагряване над точката на топене той се разлага на калиев нитрит KNO2 и кислород O2 и проявява силни окислителни свойства. Сярата и въгленът се запалват при контакт със стопилката KNO3 и сместа C + S експлодира (изгаряне на "черен прах"):

2КNO3 + ЗС(въглища) + S=N2 + 3CO2 + K2S

Калиевият нитрат се използва в производството на стъкло и минерални торове.

Калиевият карбонат K2CO3 (техническо наименование - поташ) е бял хигроскопичен прах. Той е много разтворим във вода, силно хидролизиран от аниона и създава алкална среда в разтвора. Използва се в производството на стъкло и сапун.

Получаването на K2CO3 се основава на реакциите:

K2SO4 + Ca(OH)2 + 2CO = 2K(HCOO) + CaSO4

2K(HCOO) + O2 = K2C03 + H20 + CO2

Калиевият сулфат от естествени суровини (минерали каинит KMg (SO4) Cl ZH20 и шенит K2Mg (SO4) 2 * 6H20) се нагрява с гасена вар Ca (OH) 2 в CO атмосфера (под налягане от 15 atm), калиев формиат Получава се K (HCOO), който се калцинира в поток от въздух.

Калият е жизненоважен елемент за растенията и животните. Поташните торове са калиеви соли, както естествени, така и техните преработени продукти (KCl, K2SO4, KNO3); високо съдържание на калиеви соли в пепелта от растения.

Калият е деветият най-разпространен елемент в земната кора. Намира се само в свързана форма в минерали, морска вода (до 0,38 g K + йони в 1 литър), растения и живи организми (в клетките). Човешкото тяло има = 175 g калий, дневната нужда достига ~ 4 g. Радиоактивният изотоп 40K (примес към преобладаващия стабилен изотоп 39K) се разпада много бавно (периодът на полуразпад е 1109 години), той, заедно с изотопите 238U и 232Th, има голям принос за

Метали в периодичната система. Структурата на металните атоми. Обща характеристика на металите.

Na(+11): 1S 2 2S 2 2p 6 3S 1

Ca(+20): 1S 2 2S 2 2p 6 3S 2 3p 6 3d 0 4S 2

Алкални метали (група 1, основна подгрупа): ... nS 1. Алкалоземни (група 2, основна подгрупа): ... nS 2. Свойствата на металните атоми са в периодична зависимост от тяхното местоположение в таблицата D.I.Mendeleev. В ОСНОВНА ПОДГРУПА:

не се променя.

Радиус на атома се увеличава

Електроотрицателност намалява.

Възстановяващи свойства засилват се.

Метални свойства засилват се.

Заряди на ядрата на атомите нараства.

Радиуси на атоми намаляване.

Брой електрони на външния слой се увеличава.

Електроотрицателност се увеличава.

Възстановяващи свойства намаляване.

Метални свойства отслабвам.

а - мед; б) магнезий; в) α-модификация на желязото

Металните атоми са склонни да даряват своите външни електрони. В парче метал, слитък или метален продукт металните атоми даряват външни електрони и ги изпращат към това парче, слитък или продукт, превръщайки се в йони. „Откъснатите“ електрони се преместват от един йон в друг, временно се свързват отново с тях в атоми, отново се откъсват и този процес протича непрекъснато. Металите имат кристална решетка, в чиито възли има атоми или йони (+); между тях има свободни електрони (електронен газ). Схемата на свързване в метал може да се покаже, както следва:

M 0 ↔ nē + M n+,

атом - йон

Където не броят на външните електрони, участващи във връзката (y Na - 1, г Sa - 2 ē, г Al - 3g).Този тип връзка се наблюдава при металите -прости вещества-метали и при сплавите.Металната връзка е връзка между положително заредени метални йони и свободни електрони в кристалната решетка на металите.комуникацията се основава на социализацията на електроните (подобие ), всички атоми участват в социализацията на тези електрони (разлика). Ето защо кристалите с метална връзка са пластични, електропроводими и имат метален блясък. В състояние на пара обаче металните атоми са свързани заедно ковалентна връзка, металните двойки се състоят от отделни молекули (едноатомни и двуатомни). основни характеристикиметали

Електрохимични серии от напрежения на метали. Физични и химични свойства на металите

α-калай или сив калай ("калаена чума" - превръщането на обикновен β-калай в α-калай по време на ниски температурипричини смъртта на експедицията на Р. Скот до Южен полюс, който е загубил цялото гориво, тъй като е бил съхраняван в резервоари, запечатани с калай), е стабилен при t<14°С, серый порошок. β-олово, или белое олово (t = 14 ― 161°С) очень мягкий металл, но тверже свинца, поддается литью и пайке. Используется в сплавах, например, для изготовления белой жести (луженого железа).

С халогените металите образуват соли - халогениди:

С кислорода металите образуват оксиди:

Металите образуват соли със сяра - сулфиди:

С водорода най-активните метали образуват хидриди, например:

много метали образуват карбиди с въглерод:

Металите в началото на поредица от напрежения (от литий до натрий), при нормални условия, изместват водорода от водата и образуват основи, например:

Металите, разположени в поредица от напрежения до водород, взаимодействат с разредени киселини (HCl, H 2 SO 4 и др.), В резултат на което се образуват соли и се отделя водород, например:

Металите взаимодействат с разтвори на соли на по-малко активни метали, в резултат на което се образува сол на по-активен метал и по-малко активен метал се освобождава в свободна форма, например:

Метали в природата.

въглища:

въглероден окис:

водород:

алуминий (алуминотермия):

магнезий:

2CuS + 3O 2 \u003d 2CuO + 2SO 2.

CuSO 4 + Fe = FeSO 4 + Cu.

Обща характеристика на металите от IА група.

Металите от основната подгрупа на първата група (IA-групи) включват литий (Li), натрий (Na), калий (K), рубидий (Rb), цезий (Cs), франций (Fr). Тези метали се наричат ​​алкални метали, тъй като те и техните оксиди образуват алкали при взаимодействие с вода.Алкалните метали са s-елементи. Металните атоми имат един s-електрон (ns 1) на външния електронен слой. Калий, натрий - прости вещества

Алкални метали в ампули:
а - цезий; b - рубидий; в - калий; g - натрий Основни сведения за елементите на група IA

Цели на урока:

образователен - разгледайте позицията на металите в системата от елементи D.I. Менделеев, да запознае учениците с основните свойства на металите, да разбере какво ги причинява, да въведе концепцията за корозия на металите

Образователни - да могат да намират метали в таблицата на PSCE, да могат да сравняват метали и неметали, да обясняват причините за химичните и физичните свойства на металите, да развиват теоретичното мислене на учениците и способността им да предсказват свойствата на металите въз основа на техните структура.

подхранване - да насърчава развитието на познавателния интерес на учениците към изучаването на химия

Тип урок: уроци изучаване на нов материал.

Методи на обучение : словесно и визуално

По време на часовете:

График на урока.

Организационен момент (1 мин.)

Актуализация на знанията (3 мин.)

Учене на нов материал

1.1. Позиция в периодичната система. (10 минути)

1.2. Характеристики на електронния строеж на атомите (10 мин.)

1.3. Възстановителни свойства на металите. (10 минути)

2.1. Метална връзка. (5 минути)

4. Емоционално освобождаване 2 мин

2.2. Физични свойства (10 мин.)

3. Химични свойства. (17 минути)

4. Корозия на металите (5 мин.)

Фиксиране (15 мин.)

Домашна работа (3 мин.)

Обобщение на урока (1 мин.)

Организиране на времето

(Взаимен поздрав, фиксиране на присъстващите).

Актуализация на знанията. В началото на урока учителят фокусира вниманието на учениците върху значимостта на новата тема, обусловена от ролята, която играят металите в природата и във всички сфери на човешката дейност.. Индустрия

Учителят чете гатанката:

Аз съм твърд, ковък и пластичен,

Брилянтен, необходим на всеки, практичен.

Вече ти подсказах

И така, кой съм аз...? и предлага да запишете отговора в тетрадка под формата на тема на урок?

Учене на нов материал

План на лекцията.

1. Характеристики на металния елемент.

1.2. Характеристики на електронната структура на атомите.

1.3. Възстановителни свойства на металите.

2. Характеристики на просто вещество.

2.1. Метална връзка.

2.2. физични свойства.

3. Химични свойства.

4. Корозия на металите.

1.1. Позиция в периодичната система.

Условната граница между металните елементи и неметалните елементи минава по диагонала B (бор) - (силиций) - Si (арсен) - Te (телур) - As (астат) (проследете го в таблицата на Д. И. Менделеев) ..

Формират се началните елементиосновната подгрупа на I група и се наричат ​​алкални метали . Те са получили името си от името на съответните им хидроксиди, които са силно разтворими във вода - основи.

От елементите на основните подгрупи на следните групи металите включват: в група IV германий, калай, олово (32.50.82) (първите два елемента са въглерод и силиций - неметали), в група V антимон и бисмут ( 51.83) (първите три елемента са неметали), в VI група само последният елемент - полоний (84) - е силно изразен метал. В основните подгрупи на VII и VIII групи всички елементи са типични неметали.

Що се отнася до елементите на вторичните подгрупи, всички те са метали.

Атомите на алкалните метали съдържат само един електрон на външно енергийно ниво, който лесно отдават по време на химични взаимодействия, следователно те са най-силните редуциращи агенти. Ясно е, че в съответствие с увеличаването на радиуса на атома, редукционните свойства на алкалните метали се увеличават от литий към франций.

След алкалните метали, елементите, които изграждатосновната подгрупа от група II, също са типични метали със силна редукционна способност (техните атоми съдържат два електрона на външно ниво).От тези метали калций, стронций, барий и радий се наричат ​​алкалоземни метали. . Тези метали получиха това име, защото техните оксиди, които алхимиците наричаха "земи", образуват основи, когато се разтворят във вода.

Металите също включват елементиосновната подгрупа от група III, с изключение на бора.

Група 3 включва метали, наречени алуминиева подгрупа.

1.2 Характеристики на електронната структура на металите.

Въз основа на получените знания учениците сами формулират определението за "метал"

Металите са химични елементи, чиито атоми даряват електрони от външния (а понякога и пред-външния) електронен слой, превръщайки се в положителни йони. Металите са редуциращи агенти. Това се дължи на малкия брой електрони във външния слой, големия радиус на атомите, в резултат на което тези електрони са слабо задържани с ядрото.Металните атоми имат относително големи размери (радиуси), поради което техните външни електрони също са значително отстранени от ядрото и са слабо свързани с него. И втората характеристика, която е присъща на атомите на най-активните метали еналичието на 1-3 електрона във външното енергийно ниво.
Металните атоми имат прилики в структурата на външния електронен слой, който се образува от малък брой електрони (най-вече не повече от три).
Това твърдение може да се илюстрира с примерите за Na, алуминий Al и цинк Zn. Изготвяйки диаграми на структурата на атомите, ако желаете, можете да съставите електронни формули и да дадете примери за структурата на елементи с големи периоди, като цинк.

Поради факта, че електроните на външния слой на металните атоми са слабо свързани с ядрото, те могат да бъдат „отдадени“ на други частици, което се случва по време на химични реакции:

Свойството на металните атоми да отдават електрони е тяхно характерно химично свойство и показва, че металите проявяват редуциращи свойства.

1.3 Редуциращи свойства на металите.

Как се променя окислителната способност на елементитеIIIПериод?

(Окислителните свойства се увеличават в периоди, а редукционните свойства отслабват. Причината за промяната в тези свойства е увеличаването на броя на електроните в последната орбитала.)

Как се променят окислителните свойства на елементите от 4-та група на основната подгрупа?(отдолу нагоре се засилват окислителните свойства. Причината за промяната в тези свойства е намаляването на радиуса на атома (по-лесно е да се приеме, отколкото да се отдаде)

Въз основа на позицията на металите в периодичната система какво заключение може да се направи за редокс свойствата на металните елементи?

(Металите са редуциращи агенти в химичните реакции, защото даряват своите валентни електрони)

Учениците отговарят, че силата на връзката между валентните електрони и ядрото зависи от два фактора:заряда на ядрото и радиуса на атома. .

(записване на заключението в тетрадките на учениците) в периоди с увеличаване на заряда на ядрото, възстановителните свойства намаляват.

За елементи - метали от вторични подгрупи, свойствата са малко по-различни.

Учителят предлага да се сравни дейността на елементите на вторичната подгрупа.Cu, Ag, Au – дейностb елементи - капки метали. Тази закономерност се наблюдава и при елементите от втората вторична подгрупаZn, CD, hg.Увеличаването на електроните на външното ниво, така че редукционните свойства са отслабени

За елементи от вторични подгрупи - това са елементи от 4-7 периоди 31-36, 49-54 - с увеличаване на порядковия елемент, радиусът на атомите ще се промени малко, а стойността на заряда на ядрото се увеличава значително , следователно силата на връзката на валентните електрони с ядрото се увеличава, намаляващите свойства отслабват.

2.1. Метална връзка.

Металната връзка се осъществява чрез взаимното привличане на атом-йони и относително свободни електрони.

Снимка 1.
Структурата на кристалната решетка на металите

В металите валентните електрони се задържат от атомите изключително слабо и могат да мигрират. Атомите, останали без външни електрони, придобиват положителен заряд. Те образуват метална кристална решетка.

Набор от социализирани валентни електрони (електронен газ), отрицателно зареден, държи положителни метални йони в определени точки в пространството - възлите на кристалната решетка, например сребърен метал.

Външните електрони могат да се движат свободно и произволно, поради което металите се характеризират с висока електропроводимост (особено злато, сребро, мед, алуминий).

Химическата връзка включва определен тип кристална решетка. Металната химична връзка насърчава образуването на кристали с метална кристална решетка. Във възлите на кристалната решетка има атоми-йони на метали, а между тях има свободно движещи се електрони. Металната връзка се различава от йонната, т.к няма аниони, въпреки че има катиони. Различава се и от ковалентния, т.к не се образуват споделени електронни двойки.

Емоционално разтоварване

Липсата на какъв метал е описана от академик A.E. Fersman?

По улиците щеше да има ужас от разрушение: нямаше да има нито релси, нито вагони, нито парни локомотиви, нито коли, дори тротоарите щяха да се превърнат в глинен прах и растенията щяха да изсъхват и умират без този метал. Унищожението от ураган би преминало над цялата Земя и смъртта на човечеството щеше да стане неизбежна. Човек обаче не би доживял до този момент, тъй като загубил три грама от този метал в тялото и в кръвта си, той би престанал да съществува преди начертаните събития да са се развили (Отговор: Всички хора щяха да умрат , загубили желязо в кръвта си)

Назовете метала на фалшификатора

Името на метала е дадено от испанските конкистадори, които в средата на 16в. за първи път се срещна в Южна Америка (на територията на съвременна Колумбия) с нов метал, който прилича на сребро. Името на метала буквално означава "малко сребро", "сребро".

Такова пренебрежително име се обяснява с изключителната огнеупорност на метала, който не се поддаваше на претопяване, не намираше приложение дълго време и беше оценен наполовина по-малко от среброто. Те са използвали този метал, за да правят фалшиви монети.

Днес този метал, използван като катализатор и в бижутерията, е един от най-скъпите.

В природата не съществува в чист вид. Самородната платина обикновено е естествена сплав с други благородни (паладий, иридий, родий, рутений, осмий) и основни (желязо, мед, никел, олово, силиций) метали. За получаването му самородките се нагряват в котли с "царска вода" (смес от азотна и солна киселина) и след това се "довършват" чрез множество химични реакции, нагряване и топене.

По този начин кристалната решетка зависи и се определя от вида на химичната връзка, но в същото време е причина за физичните свойства.

2.2. физични свойства.

Учителят подчертава, че физичните свойства на металите се определят именно от тяхната структура.

а)твърдост Всички метали с изключение на живака са твърди вещества при нормални условия. Най-меките са натрий, калий. Те могат да се режат с нож; най-твърдият хром - драска стъкло

б)плътност. Металите се делят на меки (5g/cm³) и тежки (по-малко от 5g/cm³).

V)разтопимост. Металите се делят на топими и огнеупорни.

G)електропроводимост, топлопроводимост металите се дължи на тяхната структура. Хаотично движещите се електрони под въздействието на електрическо напрежение придобиват насочено движение, което води до електрически ток.

С повишаване на температурата амплитудата на движение на атомите и йоните, разположени във възлите на кристалната решетка, рязко се увеличава и това пречи на движението на електроните и електрическата проводимост на металите намалява.

Трябва да се отбележи, че при някои неметали с повишаване на температурата електрическата проводимост се увеличава, например в графита, докато с повишаване на температурата някои ковалентни връзки се разрушават и броят на свободно движещите се електрони се увеличава.

д)метален блясък - Електроните, запълващи междуатомното пространство, отразяват светлинните лъчи, а не пропускат като стъкло. Те попадат върху възлите на кристалната решетка. Следователно всички метали в кристално състояние имат метален блясък. За повечето метали всички лъчи от видимата част на спектъра са еднакво разпръснати, така че те имат сребристо-бял цвят. Само златото и медта поглъщат в голяма степен късите дължини на вълните и отразяват дългите дължини на вълните от светлинния спектър, така че те имат жълт цвят. Най-блестящите метали са живак, сребро, паладий. Всички метали на прах, с изключение наАлИмг, губят блясъка си и са черни или тъмно сиви на цвят.

д)пластмаса

Механичното въздействие върху кристал с метална решетка причинява само изместване на слоевете от атоми и не е придружено от разрушаване на връзката, поради което металът се характеризира с висока пластичност.

3. Химични свойства.

Според техните химични свойства всички метали са редуциращи агенти, всички те сравнително лесно отдават валентни електрони, преминават в положително заредени йони, т.е. те се окисляват . Редукционната активност на метал в химични реакции, протичащи във водни разтвори, отразява неговата позиция в електрохимичната серия от метални напрежения (Открито и съставено от Бекетов)

Колкото по-наляво е даден метал в електрохимичната серия от метални напрежения, толкова по-мощен е редуциращият агент, най-силният редуциращ агент е металният литий, златото е най-слабият и, обратно, златният (III) йон е най-силен окислител, литият (I) е най-слабият.

Всеки метал е в състояние да възстанови от соли в разтвор онези метали, които са в поредица от напрежения след него, например желязото може да измести медта от разтворите на неговите соли. Все пак трябва да се помни, че алкалните и алкалоземните метали ще взаимодействат директно с водата.

Металите, стоящи в поредицата от напрежения отляво на водорода, могат да го изместят от разтвори на разредени киселини, докато се разтварят в тях.

Редукционната активност на метала не винаги съответства на позицията му в периодичната система, тъй като при определяне на мястото на метал в серия се взема предвид не само способността му да дарява електрони, но и енергията, изразходвана за унищожаване на металната кристална решетка, както и енергията, изразходвана за хидратация на йони.

Взаимодействие с прости вещества

СЪСкислород повечето метали образуват оксиди - амфотерни и основни:

4Li+O 2 = 2Li 2 О

4Al + 3O 2 = 2Al 2 О 3 .

Алкалните метали, с изключение на лития, образуват пероксиди:

2Na+O 2 = Na 2 О 2 .

СЪСхалогени металите образуват соли на халогеноводородни киселини, напр.

Cu + Cl 2 = CuCl 2 .

СЪСводород най-активните метали образуват йонни хидриди - солеподобни вещества, в които водородът има степен на окисление -1.

2Na+H 2 = 2NaH.

СЪСсиво металите образуват сулфиди - соли на хидросулфидна киселина:

Zn + S = ZnS.

СЪСазот някои метали образуват нитриди, реакцията почти винаги протича при нагряване:

3Mg+N 2 = Mg 3 н 2 .

СЪСвъглерод се образуват карбиди.

4Al + 3C = Al 3 ° С 4 .

СЪСфосфор - фосфиди:

3Ca + 2P = Ca 3 П 2 .

Металите могат да взаимодействат един с друг, за да се образуватинтерметални съединения :

2Na + Sb = Na 2 sb,

3Cu + Au = Cu 3 Au.

Металите могат да се разтварят един в друг при висока температура без взаимодействие, образувайки сплави.

Съотношението на металите към киселините.

Най-често в химическата практика такива силни киселини като сярна H 2 ТАКА 4 , солна HCl и азотна HNO 3 .

сНС1

Водородните йони Н, образувани в този процес + действа като окислителметали в серията дейности вляво от водорода . Взаимодействието протича по схемата:

аз + НС1 - сол + з 2

2 Ал + 6 НС1 → 2 AlCl 3 + 3 з 2

2│Ал 0 – 3 д - → Ал 3+ - окисление

3│2H + + 2 д - → З 2 - възстановяване

"Царска вода" (по-рано наричана водка киселини) е смес от един обем азотна киселина и три до четири обема концентрирана солна киселина, която има много висока окислителна активност. Такава смес е способна да разтваря някои нискоактивни метали, които не взаимодействат с азотна киселина. Сред тях е и "царят на металите" - златото. Този ефект на "царската вода" се обяснява с факта, че азотната киселина окислява солната киселина с освобождаване на свободен хлор и образуването на азотен (III) хлорен оксид или нитрозил хлорид - NOCl:

Реакциите на окисление на златото протичат съгласно следните уравнения:

Au + HNO3 + 4 HCl → H + NO + 2H2O

Ако киселините могат да взаимодействат с основи и основни оксиди и ключовият елемент в техния състав е метал, тогава възможно ли е металите да взаимодействат с киселини. Нека го проверим експериментално.

Магнезият взаимодейства с киселина при нормални условия, цинкът - при нагряване, медта - не взаимодейства.

На практика се използват различни напрежения за сравнителна оценка на химичната активност на металите при реакции с водни разтвори на соли и киселини и за оценка на катодни и анодни процеси по време на електролиза:

Металите отляво са по-силни редуциращи агенти, отколкото металите вдясно:те изместват последните от солните разтвори . Металите в реда отляво на водорода изместват водорода при взаимодействие с водни разтвори на неокисляващи киселини; най-активните метали (до и включително алуминий) - и при взаимодействие с вода.

Металите в реда вдясно от водорода не взаимодействат с водни разтвори на неокисляващи киселини при нормални условия.

По време на електролиза металите вдясно от водорода се отделят на катода; намаляването на металите с умерена активност е придружено от отделяне на водород; най-активните метали (до алуминий) не могат да бъдат изолирани от водни разтвори на соли при нормални условия.

4. Корозия на металите – физико-химично или химично взаимодействие между метал (сплав) и среда, което води до влошаване на функционалните свойства на метала (сплавта), средата или техническата система, която ги включва.

Думата корозия идва от латинското "corrodo" - "гриза" (къснолатинското "corrosio" означава "корозия").

Корозията се причинява от химическата реакция на метал с вещества от околната среда, възникващи на границата между метала и средата. Най-често това е окисляването на метал, например с атмосферен кислород или киселини, съдържащи се в разтвори, с които металът влиза в контакт. Металите, разположени в серията на напрежението (серията на активност) вляво от водорода, включително желязото, са особено податливи на това.

В резултат на корозия желязото ръждясва. Този процес е много сложен и включва няколко етапа. Може да се опише с общото уравнение:

4Fe + 6H 2 O (влага) + 3O 2 (въздух) = 4Fe(OH) 3

Железният (III) хидроксид е много нестабилен, бързо губи вода и се превръща в железен (III) оксид. Това съединение не предпазва желязната повърхност от по-нататъшно окисляване. В резултат на това железният предмет може да бъде напълно унищожен.

За забавяне на корозията върху металната повърхност се нанасят лакове и бои, минерални масла и грес. Подземните конструкции се покриват с дебел слой битум или полиетилен. Вътрешните повърхности на стоманените тръби и резервоари са защитени с евтини циментови покрития.

За стоманени продукти, така наречените конвертори на ръжда, съдържащи фосфорна киселина (H 3 RO 4 ) и неговите соли. Те разтварят остатъците от оксиди и образуват плътен и издръжлив филм от фосфати, който е в състояние да защити повърхността на продукта за известно време. След това металът се покрива с слой грунд, който трябва да пасне добре на повърхността и да има защитни свойства (обикновено се използва червено олово или цинков хромат). Едва след това може да се нанесе лак или боя.

Фиксиране (15 мин.)

Учител:

Сега, за да го поправим, нека направим тест.

Решете тестови задачи

1. Изберете група елементи, която съдържа само метали:

А) Al, As, P;б) Mg, Ca, Si;IN) K, Ca, Pb

2. Изберете група, в която има само прости вещества - неметали:

А) К 2 О, ТАКА 2 , SiO 2 ; б)З 2 , Кл 2 , аз 2 ; IN) Ca, Ba, HCl;

3. Посочете какво е общото в структурата на K и Li атомите:

А) 2 електрона на последния електронен слой;

Б) 1 електрон на последния електронен слой;

В) същият брой електронни слоеве.

4. Металният калций проявява свойства:

А) окислител

Б) редуциращ агент;

В) окислител или редуциращ агент, в зависимост от условията.

5. Металните свойства на натрия са по-слаби от тези на -

А) магнезий; Б) калий; Б) литий.

6. Неактивните метали включват:

А) алуминий, мед, цинк; Б) живак, сребро, мед;

В) калций, берилий, сребро.

7. Какво физическо свойство не е общо за всички метали:

А) електропроводимост, Б) топлопроводимост,

В) твърдо агрегатно състояние при нормални условия,

Г) метален блясък

8. Металите, когато взаимодействат с неметали, проявяват следните свойства:

а) окислителен;

б) възстановяване;

в) както окислителни, така и редуциращи;

г) не участват в редокс реакции.

9. В периодичната система се намират типичните метали

а) горната част

б) отдолу

в горния десен ъгъл

г) долен ляв ъгъл

Част Б. Отговорът на задачите от тази част е набор от букви, които трябва да бъдат записани

Задайте съвпадение.

С увеличаване на поредния номер на елемент от главната подгрупа на II група на периодичната система свойствата на елементите и образуваните от тях вещества се променят, както следва:

1) броят на електроните във външното ниво

А) се увеличава

3) електроотрицателност

4) възстановителни свойства

Б) намалява

Б) не се променя

(Отговори: 1 -D, 2 -A, 3 -C, 4-B, 5-D)

ЗАДАЧИ ЗА ЗАТКРОЙВАНЕ

№1. Завършете уравненията на практически осъществими реакции, назовете реакционните продукти

Li + H 2 О=

Cu + H 2 О=Cu( о) 2 + З 2

Ba+H 2 О=

Mg + H 2 О=

Ca+HCl=

2 Na+2 з 2 ТАКА 4 ( ДА СЕ)= Na 2 ТАКА 4 + ТАКА 2 + 2H 2 О

HCl + Zn =

з 2 ТАКА 4 ( Да се)+ Cu=CuSO 4 + ТАКА 2 + З 2 О

з 2 S + Mg \u003d MgS + H 2

HCl + Cu =

Домашна работа: бележки в тетрадки, доклади за използването на метали.

Учителят предлага да се създаде синквин по темата.

Ред 1: Съществително (по едно на тема) (Метали)

2-ри ред: две прилагателни

3-ти ред: три глагола

4 ред: четири думи, комбинирани в изречение

Ред 5: дума, изразяваща същността на тази тема.

Обобщение на урока

Учител : И така, ние разгледахме структурата и физичните свойства на металите, тяхното положение в периодичната система на химичните елементи D.I. Менделеев.

б ОПовечето от известните химични елементи образуват прости вещества, метали.

Металите включват всички елементи от вторични (В) подгрупи, както и елементи от основните подгрупи, разположени под диагонала "берилий - астат" (фиг. 1). В допълнение, химичните елементи метали образуват групи от лантаниди и актиниди.

Ориз. 1. Местоположението на металите сред елементите на подгрупи А (маркирани в синьо)

В сравнение с неметалните атоми, металните атоми имат b ОПо-големи размери и по-малко външни електрони, обикновено 1-2. Следователно външните електрони на металните атоми са слабо свързани с ядрото; металите лесно ги отдават, проявявайки редуциращи свойства при химични реакции.

Помислете за моделите на промяна на някои свойства на металите в групи и периоди.

В периодисС увеличаването на ядрения заряд атомният радиус намалява. Ядрата на атомите привличат външни електрони все повече и повече, следователно електроотрицателността на атомите се увеличава, металните свойства намаляват. Ориз. 2.

Ориз. 2. Промяна в металните свойства по периоди

В основните подгрупиотгоре надолу в металните атоми броят на електронните слоеве се увеличава, следователно радиусът на атомите се увеличава. Тогава външните електрони ще бъдат по-слабо привлечени от ядрото, така че има намаляване на електроотрицателността на атомите и увеличаване на металните свойства. Ориз. 3.

Ориз. 3. Промяна в металните свойства в подгрупите

Тези закономерности са характерни и за елементите на вторичните подгрупи, с редки изключения.

Атомите на металните елементи са склонни да даряват електрони. В химичните реакции металите действат само като редуциращи агенти, те отдават електрони и повишават степента си на окисление.

Електроните могат да бъдат получени от метални атоми от атоми, които изграждат прости вещества, неметали, както и атоми, които са част от сложни вещества, които могат да понижат степента си на окисление. Например:

2Na 0 + S 0 = Na +1 2 S -2

Zn 0 + 2H +1 Cl \u003d Zn +2 Cl 2 + H 0 2

Не всички метали имат еднаква химическа активност. Някои метали при нормални условия практически не влизат в химични реакции, те се наричат ​​благородни метали. Благородните метали включват: злато, сребро, платина, осмий, иридий, паладий, рутений, родий.

Благородните метали са много редки в природата и почти винаги се намират в самородно състояние (фиг. 4). Въпреки високата устойчивост на корозия и окисляване, тези метали все още образуват оксиди и други химични съединения, например сребърен хлорид и нитратни соли са известни на всички.

Ориз. 4. Самородно злато

Обобщаване на урока

В този урок разгледахте позицията на химичните елементи на металите в периодичната система, както и структурните особености на атомите на тези елементи, които определят свойствата на простите и сложните вещества. Научихте защо има много повече химични елементи на металите, отколкото на неметалите.

Библиография

1. Оржековски П.А. Химия: 9. клас: учебник за общообразовател. инст. / П.А. Оржековски, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. - М.: Астрел, 2013. (§28)
2. Рудзитис Г.Е. Химия: неорган. химия. Орган. химия: учебник. за 9 клетки. / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фелдман. - М .: Просвещение, АО "Московски учебници", 2009 г. (§34)
3. Хомченко И.Д. Сборник задачи и упражнения по химия за средното училище. - М .: РИА "Нова вълна": Издател Умеренков, 2008. (с. 86-87)
4. Енциклопедия за деца. Том 17. Химия / Глава. изд. В.А. Володин, водещ. научен изд. И. Леенсън. - М.: Аванта +, 2003.

1. Единична колекция от цифрови образователни ресурси (видео преживявания по темата) ().
2. Електронна версия на списание "Химия и живот" ().

Домашна работа

1. с. 195-196 № 7, А1-А4 от учебника на П.А. Оржековски "Химия: 9 клас" / P.A. Оржековски, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. - М.: Астрел, 2013.
2. Какви свойства (окислителни или редуциращи) може да има Fe 3+ йон? Илюстрирайте отговора си с уравнения на реакцията.
3. Сравнете атомния радиус, електроотрицателността и редукционните свойства на натрия и магнезия.